冕流电流片的白光和紫外观测研究

日冕电流片是日冕磁重联发生的主要区域, 这一过程将磁能转化为等离子体的热能和动能. 通过选取大角度光谱日冕仪(Large Angle and Spectrometric Coronagraph, LASCO)的白光与远紫外日冕成像光谱仪(Ultraviolet Coronagraph Spectrometer, UVCS)的紫外观测, 研究了2003年1月3日观测到的冕流电流片. LASCO C2白光数据显示电流片中的等离子体团在视场中可从60km·s^-1加速至340km·s^-1, 加速度为 60m·s^-2; 假设视向深度为0.3--1.5R_⊙, 得到所研究电流片在UVCS狭缝高度处的平均电子数密度约为(1.52--7.60)×10⁷cm^-3. 对沿UVCS视场狭缝分布的[Fe xviii ] 974 ? A和Lyα谱线强度进行研究, 发现电流片处的[Fe xviii ]谱线强度比周围明显增大, 计算得到所研究时段内电流片的电子温度范围为(2.94–4.04)×10⁶K; 而在电流片处的Lyα谱线强度相对周围变化不大, 在电流片内部两侧强度比中心略高, 可能的主要原因是电流片内部中心处等离子体的运动速度要比两侧快, 这使得中心比两侧有更强的多普勒暗化作用. 以UVCS观测的Lyα和[Fe xviii ]谱线的辐射强度比和计算的电子温度为约束条件, 发现当狭缝电流片处等离子体运动速度约为237–254 km·s ^?1 时, 通过理论计算的Lyα和[Fe xviii ]谱线的辐射发射率比值和观测谱线强度比值相当. 在该速度范围内, 电流片内部Lyα辐射的碰撞项约为辐射项的42%–57%. 此事件中的冕流电流片比通常情形下的冕流电流片中等离子体温度更高、运动速度更大, 可能的原因在于其南侧爆发的两个日冕物质抛射促进了电流片中的磁重联过程, 更多的磁能释放用于等离子体的加热和加速. 所得研究结果可以为我国将要发射的先进天基太阳天文台(Advanced Space-based Solar Observatory, ASO-S)未来的资料处理提供重要参考.     

一个复杂大爆发的分析

本文分析了2002.7.23国家天文台云南天文台射电频谱仪在625～1500 MHz、2600～3800 MHz和5200～7600 MHz记录到的复杂型大爆发,将此爆发与Hα耀斑、日冕物质抛射(CME)、硬X射线爆发及地球物理参数作了相关分析,得到这个事件的一些显著特征,认为这一事件电子的加速区在日冕的外层,接近625 MHz的地方,并且多次发生磁重联.磁重联以后的衰变相是湍流加速过程.     

对一个太阳风暴及其行星际和地磁效应的研究

对一个爆发于2014年1月7日的太阳风暴进行了研究,通过对太阳活动的多波段遥感观测—来自于太阳动力学天文台(Solar Dynamics Observatory,SDO)以及太阳和日球天文台(Solar and Heliospheric Observatory,SOHO),分析了耀斑和日冕物质抛射(coronal mass ejection,CME)的爆发过程.通过地球同步轨道环境业务卫星(Geostationary Operational Environmental Satellites,GOES)对高能质子以及日地L1点的元素高级成分探测器(Advanced Composition Explorer,ACE)对当地等离子体环境的就位观测,分析了伴随太阳风暴的太阳高能粒子(solar energetic particle,SEP)事件和行星际CME(ICME)及其驱动的激波.通过地面磁场数据分析了该太阳风暴对地磁场的影响.研究结果表明:(1)耀斑脉冲相的开始时刻和CME在日面上的抛射在时序上一致.(2)高能质子主要源于CME驱动的激波加速,并非源于耀斑磁重联过程.质子的释放发生在CME传播到7.7个太阳半径的高度的时刻.(3)穿过近地空间的行星际激波鞘层的厚度和ICME本身的厚度分别为0.22 au和0.26 au.(4)行星际激波和ICME引起了多次地磁亚暴和极光,但没有产生明显的地磁暴.原因在于ICME没有包含一个规则的磁云结构或明显的南向磁场分量.     

基于空时显著性的日冕物质抛射检测

日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection, CME)是一种剧烈的太阳爆发现象, 它会对行星际空间造成严重扰动, 进而影响人类生产、生活. 基于CME的时空显著性, 将显著性检测方法引入到CME检测中, 利用结构化矩阵分解SOHO (Solar and Heliospheric Observatory)的大角度光谱日冕仪(Large Angle and Spectrometric Coronagraph Experiment, LASCO) C2的日冕图像对应的特征矩阵, 从中恢复出稀疏部分获得显著前景. 然后考虑CME运动时产生的时间显著性, 从而去除非CME结构(如冕流), 得到最终检测结果. 实验表明, 以人工目录协调数据分析中心(Coordinated Data Analysis Workshop, CDAW)检测结果为基准时, 所提方法不仅在检测CME数量上比计算机辅助跟踪软件包(Computer Aided CME Tracking Software package, CACTus)和太阳爆发事件检测系统(Solar Eruptive Event Detection System, SEEDS)有优势, 还在CME中心角度和张角宽度等特征物理参数测量上比CACTus和SEEDS更接近CDAW目录参考值.     

不同速度日冕物质抛射的多波段射电观测特征

比较了12个日冕物质抛射(CME)事件, 发现它们可以分为两类, 其中分别是快速(＞1000 km/s)和慢速(≤800 km/s)各6个事件, 发现这2类CME事件分别对应于不同的多波段射电辐射类型和不同的日冕磁位形.本文定性地分析了这二个类型的射电爆发的产生过程,指出多重磁极和双磁极结构可能是分别产生二类CME和二类多波段射电爆发类型的原因,并涉及到"磁崩溃"模型与多重磁结构的关系.讨论了CME的不同速度可能是造成多波段不同射电爆发的主要因素,并指出快速或慢速的CME可能取决于日冕的多重或双重磁结构.     

日冕物质抛射及其伴生的射电辐射观测特征

统计分析了太阳活动周下降段(2003～2005年)发生的76个共生CME的射电爆发事件.射电爆发资料来自国家天文台和Culgoora的微波和米波频谱仪.在76个事件中有50个快速CME和26个慢速CME.从中发现,快速CME和慢速CME的产率分别随着太阳活动周的降低而下降和上升,这可能说明CME的产率与太阳活动周中日冕磁结构的位形和位置变化有关.同时也发现,射电爆发的类型和寿命有一个变化规律,即随着频率的降低射电爆发的寿命变长,此特征支持了伴生CME的Ⅱ型爆发统一模型的思想.另外还发现在厘米一分米波范围,CME开始前后,容易发生射电Ⅲ型爆发或快速精细结构.这说明射电辐射的精细结构可能是CME的前兆现象或CME早期发展阶段由于磁重联引发的低日冕小尺度磁扰动的结果.     

STEREO卫星的CME观测研究进展

简要回顾利用"日地关系天文台"(Solar Terrestrial Relations Observatory,STEREO)卫星的立体观测资料在日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection,CME)研究方面已取得的一些重要进展,主要包括(1)通过极紫外成像仪观测到的日冕极紫外暗化来更准确地估计CME质量,研究CME演化的结构特征;(2)利用STEREO卫星日冕仪的双角度观测,在CME立体传播特征方面取得的新进展;(3)STEREO卫星日球成像仪具有广阔的视场范围,可以跟踪研究CME从太阳表面爆发到形成行星际日冕物质抛射(Interplanetary CME,ICME),及其在内日球层和近地空间的演化特征以及运动特征等。同时,也介绍了利用三角测量技术测定CME特征物理量的新方法。     

由对地全晕状日冕物质抛射诱发的地磁感应电流统计研究

太阳活动会引起输变电系统异常,特别是对超长距离输变电系统的危害尤其明显.根据SOHO/LASCO (Solar and Heliospheric Observatory/Large Angle and Spectrometric Coronagraph)的日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection,CME)数据、华北电力大学和芬兰气象研究所获得的地磁感应电流(Geomagnetically Induced Current,GIC)数据以及地磁暴数据,分析研究了与GIC事件有关的对地晕状CME的重要观测特征和物理性质.按照对称性将晕状CME进行分类后,发现造成GIC事件的晕状CME主要有3类:完全对称型、亮度不对称型和外形不对称型.不同类型的全晕状CME驱动的GIC事件在强度、持续时间等方面特征各不相同.其中,亮度不对称型晕状CME很有可能对GIC事件影响最为严重.同时注意到GIC与地磁场随时间的变化率也具有较好的相关性.     

基于机器学习的日冕仪图像分类方法研究

日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection, CME)的检测是建立CME事件库和实现对CME在行星际传播的预报的重要前提. 通过Visual Geometry Group (VGG) 16卷积神经网络方法对日冕仪图像进行自动分类. 基于大角度光谱日冕仪(Large Angle and Spectrometric Coronagraph Experiment, LASCO) C2的白光日冕仪图像, 根据是否观测到CME对图像进行标记. 将标记分类的数据集用于VGG模型的训练, 该模型在测试集分类的准确率达到92.5%. 根据检测得到的标签结果, 结合时空连续性规则, 消除了误判区域, 有效分类出CME图像序列. 与Coordinated Data Analysis Workshops (CDAW)人工事件库比较, 分类出的CME图像序列能够较完整地包含CME事件, 且对弱CME结构有较高的检测灵敏度. 未来先进天基太阳天文台(Advanced Space-based Solar Observatory, ASO-S)卫星的莱曼阿尔法太阳望远镜将搭载有白光日冕仪(Solar Corona Imager, SCI), 使用此分类方法将该仪器产生的日冕图像按有无CME分类. 含CME标签的图像将推送给中国的各空间天气预报中心, 对CME进行预警.     

新浮磁流触发暗条爆发的统计研究

观测研究表明有利于磁重联的新浮磁流与日冕物质抛射(CME)有密切关系．利用数值模拟的方法,新浮磁流触发CME的物理模型对观测结果进行了物理解释．基于这种模型,不考虑重力和热传导, 2．5维的数值模拟的理论结果显示:是否能够触发暗条爆发及CME,取决于新浮磁流磁通量的大小、浮现的位置以及其磁极走向,并给出了能够触发暗条爆发与不能触发爆发的参数空间．利用2002年和2003年的15个暗条爆发事例以及2002年的44个非爆发事例,对新浮磁流磁通量的大小、浮现的位置以及磁极走向进行了统计研究．结果表明并非所有的新浮磁流都能够使暗条失去平衡,形成CME．统计结果基本上支持了数值模拟的理论结果．这个结果可为空间天气预报研究提供有用的参考信息．     

基于Faster R-CNN的日冕物质抛射检测方法

日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection,CME)是一种强烈的太阳爆发现象,对空间天气和人类生活有巨大的影响,因此,日冕物质抛射检测对预报日冕物质抛射、保障人类的生产生活安全具有重要意义。现有的日冕物质抛射检测多采用人为定义特征和界定阈值等方法。由于人为定义特征不能准确表征日冕物质抛射且具有普适性的阈值难于选择,现有的方法对日冕物质抛射的检测效果有待提高。提出一种基于Faster R-CNN(Faster Region-based Convolutional Neural Networks)的日冕物质抛射检测算法。该方法首先结合CDAW(Coordinated Data Analysis Workshop Data Center),SEEDS(Solar Eruptive Even Detection System)和CACTus(Computer Aoded CME Tracking software package)3个著名的日冕物质抛射目录信息,人工标注了包含9113幅日冕图像的数据集,然后根据日冕物质抛射的图像特征较自然图像少、目标尺寸与自然图像有差异等特点,在特征提取和锚点选择方面对Faster R-CNN进行改进。以2007年6月的日冕物质抛射标注数据为测试集,本文算法检出了全部22个强日冕物质抛射事件和151个弱日冕物质抛射事件中的138个,对日冕物质抛射事件的中心角和角宽度等特征参数的检测误差分别在5°和10°以内。     

日冕物质抛射及其驱动激波的多波段和多视角研究

<正>日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection, CME)是太阳大气中剧烈的爆发现象之一.其爆发通常能释放大量的能量并抛射大量磁化等离子体. CME所驱动的激波能进一步导致太阳高能粒子事件(Solar Energetic Particle,SEP)的发生,并可能影响航天器和宇航员的安全.因此,研究CME及其驱动激波的形成机制和性质有利于我们更加清晰地了解及监测它们的运动过程,     

对2007年5月23日的一个CME的起源和初始阶段的观测研究

利用多波段联合观测数据,综合分析研究了一个发生于2007年5月23日的日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection,CME)爆发事件的起源和初始阶段的物理演化过程.该CME起源于活动区10956内的一个并没有严格地位于活动区极性反转线上的U形活动区暗条,该暗条首先被扰动,然后从中间部分开始缓慢上升.在暗条上升运动过程中,从极紫外和软X射线像上可观测到位于暗条上方的日冕磁环也在不断地上升并且有持续向外的扩张运动.最终,这些冕环和暗条一起爆发并伴随着一个位于暗条断开位置附近的日冕暗化区域的形成.这一爆发过程还伴随着一个静止轨道业务卫星(GeostationaryOperational Environmental Satellites,GOES)软X射线流量级别为B5.3的亚耀斑发生,该光斑显示出与CME之间具有在时间和空间上的紧密联系.与CME的"标准"磁流绳模型一致,这些太阳表面活动可以看作是CME的初始演化阶段在日面上的表现信号,并且该CME的亮前锋可能是由预先存在于暗条上方的冕环体系直接演化而来.另外,文中还讨论了与该事件相关的暗条爆发、耀斑、冕环扩张和消失以及日冕暗化之间的关系.     

等离子体团型日冕物质抛射的形成机制

本文在球坐标二维磁静力平衡基态下，数值研究了电阻撕裂模不稳定性引起日冕电流片中发生磁场重联的过程，结果表明发生了具有两个Ｘ线的磁场重联，形成了磁岛和高温高密度的等离子体团，等离子体团在向上运动过程中有着明显的膨胀，其上升速度和膨胀过程与等离子体β值有关，这些结果可用于解释等离子体团型日冕物质抛射的形成。     

日冕物质抛射的中性电流片及边源辐射对

利用日本阳光卫星上的软X-射线望远镜、硬X-射线望远镜和野边山射电日像仪1998年4月23日观测资料,对软X-射线日冕物质抛射和射电Ⅳ型爆发进行了综合研究,获得了下列有意义的结果.在2个磁偶极源之间发现了磁容带和少数的激活源.激活源将磁容带变成磁能带的过程,正是中性电流片的形成过程以及激发能量和发亮物质向它集中的过程.当2个磁偶极源被磁能带接通时,则中性电流片形成,并且发生软X-射线日冕物质抛射.物质抛射不仅从中性电流片处升起,也从整个磁能带上升起.软X-射线日冕物质抛射环具有2个足点,它们正是2个磁偶极源.膨胀环的头总是倾向于弱源的足点,因为它是来自2个足点磁压的平衡点.因此它的轨迹是中性线,由中性线便可确定中性电流片的位置.最后,发现了磁能带上中性电流片的边源辐射对.     

暗条和日冕极紫外波的三维动力学演化研究

<正>探索三维空间内的各种太阳爆发活动是近年来人们普遍关注的一个热点课题.其主要原因在于爆发活动的三维演化反映了其真实的物理过程,对于认识各种活动现象的发生和演化规律十分重要.暗条爆发和日冕物质抛射(CME)是两种重要的太阳活动现象.日冕极紫外(EUV)波是CME的一种伴生现象,对日冕EUV波的研究为完整地理解CME提供了重要的线索.由于先前的数据都来源于单一视角     

日冕物质抛射与共生射电爆发的地面和空间联测研究

引述了近年来太阳和空间物理的一大研究成果；产生日地空间射电爆发和地球物理响应的主因不是太阳耀斑，而是日冕物质抛射（CME），论述了射电爆发在研究CME中的作用；分析了1991-06-15CME事件中射电爆发和质子事件产生的物理过程；介绍了地面/空间对CME和共生射电爆发联测研究的新进展；提出了我国今后开展地面/空间联测研究的设想和建议。     

2003年10月26日至11月3日CME事件的射电初步分析

基于我国的太阳射电宽带频谱仪(0．625～7．600GHz)在2003年10月22日～11月3日观测到8个伴生日冕物质抛射(CME)的太阳射电爆发,结合Nobeyama Radio Polarimeter(NORP)的单频观测、Nobeyama Radioheliograph (NORH)、Siberian Solar Radio Telescope(SSRT)的成像观测以及Culgoora和WAVE／WIND的低频射电频谱观测,对8个射电爆发的射电辐射特征进行了初步分析．试图从中寻找与CME伴生的射电爆发的特征。     

日冕三重无力场电流片的磁场重联

采用二维三分量磁流体力学模型,对日冕三重无力场电流片的磁场重联进行了数值研究,揭示了重联过程的基本物理特征．这类重联过程将加热和加速日冕等离子体,并导致多个高温、高密度、高磁螺度的磁岛的形成和向上喷发．这表明,多重无力场电流片的重联可能在日冕磁能释放、上行等离子体团的形成和太阳磁场螺度向行星际空间的逃逸方面起重要的作用．     

Ⅲ型爆发与日冕物质抛射及相关事件的统计分析

对国家天文台5．2～7．6GHz频谱仪在23周太阳活动峰年期间（1999．8～2003．10）记录到的Ⅲ型爆发，与日冕物质抛射（CME）、Ha耀斑及相关事件作了统计分析。发现微波Ⅲ型爆发与CME的关系没有Ⅱ型射电爆发与CME的关系密切；与CME对应的Ha耀斑91％的都是渐变耀斑，且90％的渐变耀斑发生在CME之前，平均在前29分钟，仅有10％的耀斑发生在CME之后，平均在后4分钟；从这些统计特征出发，讨论了它们的辐射机制。